JP2010030501A - Automobile hood panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維強化プラスチック(FRP)製の自動車用フードパネルに関し、より詳しくは、軽量かつ高剛性を有しつつ、特に、歩行者との衝突時の衝撃荷重を効果的に吸収し、歩行者を衝撃から保護することができる繊維強化プラスチック製の自動車用フードパネルに関する。 The present invention relates to an automotive hood panel made of fiber reinforced plastic (FRP). More specifically, the present invention has a light weight and high rigidity, and in particular, effectively absorbs an impact load at the time of collision with a pedestrian, and walks. The present invention relates to an automobile food panel made of fiber reinforced plastic that can protect a person from impact.
自動車には衝突時における安全性を高めることが要求されており、歩行者との衝突事故時には乗員の安全性を確保することに加え、歩行者の安全性も確保することが求められている。 Automobiles are required to improve safety in the event of a collision, and in addition to ensuring the safety of passengers in the event of a collision with a pedestrian, it is also required to ensure the safety of pedestrians.
歩行者と自動車の衝突事故の際には、歩行者は頭部や脚部などに衝撃荷重を受けることになる。とりわけ、頭部へのダメージは、歩行者の死亡や重傷に至る危険性を高めるため、歩行者の頭部が衝突する可能性の高い自動車のフードパネルには歩行者の衝突時に高い衝撃吸収性を有し、歩行者への衝撃を抑える構造であることが求められている。 In the event of a collision between a pedestrian and a car, the pedestrian receives an impact load on the head and legs. In particular, because damage to the head increases the risk of pedestrian death or serious injury, the hood's hood panel, which is likely to collide with the pedestrian's head, has high shock absorption during pedestrian collision. It is required to have a structure that suppresses the impact on pedestrians.
このため、自動車フードパネルは、衝突事故時に、変形して衝突エネルギーを吸収し、衝撃を緩和するように設計される。その際、フードパネルの下方にある車体構造や、エンジンなどの剛体物にフードパネルが接触すると、その時点でフードパネルの変形が阻止され、その結果、歩行者の頭部に大きなダメージが発生してしまう。 For this reason, the automobile hood panel is designed to be deformed to absorb the collision energy and mitigate the impact in the event of a collision. At that time, if the hood panel comes into contact with the body structure under the hood panel or a rigid object such as an engine, the hood panel is prevented from being deformed at that time, resulting in significant damage to the pedestrian's head. End up.
このような歩行者の頭部衝撃の安全性を評価する基準(歩行者頭部保護基準)として、式(1)に示すような、頭部がフードパネルとの衝突時に受ける加速度とその衝突時間より計算される頭部障害値(HIC値)が導入されており、このHIC値を所定の値以下に抑えることが要求される。特に、HIC値1000以下の場合、歩行者衝突時の歩行者の生存確率は極めて高くなる。 As a reference for evaluating the safety of a pedestrian's head impact (pedestrian head protection standard), the acceleration received when the head collides with the hood panel and the collision time as shown in Expression (1) The calculated head injury value (HIC value) is introduced, and it is required to keep the HIC value below a predetermined value. In particular, when the HIC value is 1000 or less, the pedestrian survival probability at the time of a pedestrian collision is extremely high.
・・・式(1)
式中、aは、頭部重心における3軸合成加速度であり、t1、t2は、0<t1<t2となる時刻でHIC値が最大となる時間であり、作用時間(t2−t1)は15msec以下と決められている。
... Formula (1)
In the formula, a is a triaxial combined acceleration at the center of gravity of the head, t1 and t2 are times when the HIC value is maximum at a time when 0 <t1 <t2, and an action time (t2−t1) is 15 msec. It is decided as follows.
一方、従来から自動車のフードパネルは、アルミニウムや鋼などの金属製フードパネルが多用されている。これら金属製フードパネルにおいては、歩行者頭部保護基準を満足するため、アウターパネルとインナーパネルとの間にコーン形状の補強部材を複数配置し、これら補強部材を変形させることで衝突エネルギーを吸収できるようにした構造(たとえば特許文献1)や、頭部の移動距離(ストローク)を多く確保するため、フードパネルに対してフードパネルの上にアッパスポイラを追加した構造(たとえば特許文献2)などが提案されている。 On the other hand, metal food panels such as aluminum and steel have been conventionally used as automobile food panels. In these metal hood panels, in order to satisfy the pedestrian head protection standards, a plurality of cone-shaped reinforcing members are arranged between the outer panel and the inner panel, and these reinforcing members are deformed to absorb collision energy. A structure that can be made (for example, Patent Document 1), a structure in which an upspoiler is added to the hood panel on the hood panel in order to secure a large moving distance (stroke) of the head (for example, Patent Document 2), etc. Has been proposed.
しかしながら、このような補強部材やアッパスポイラなど、歩行者頭部保護対策のための部品の追加は、意匠性の問題を招いたり、また、複数配置したりする必要があるため、重量増加や、部品点数の増加に伴うフードパネル組立工程の増加、工程増加に伴う品質低下という問題点がある。 However, the addition of parts for pedestrian head protection measures, such as reinforcing members and appaspoilers, causes a problem of designability, and it is necessary to arrange a plurality of parts. There are problems such as an increase in the hood panel assembly process accompanying an increase in the number of parts and a deterioration in quality due to the process increase.
一方で近年、金属製フードパネルに変えて、軽量化を第1目的とした繊維強化プラスチック製のフードパネルが盛んに開発されている。これは、繊維強化プラスチックが比剛性や比強度の点で金属などの他材料に比べ大きいため、軽量でかつ高剛性/高強度の製品を得ることができるためである。 On the other hand, in recent years, instead of metal hood panels, fiber reinforced plastic hood panels have been actively developed for the first purpose of weight reduction. This is because the fiber-reinforced plastic is larger than other materials such as metal in terms of specific rigidity and specific strength, so that a lightweight and high rigidity / high strength product can be obtained.
さらに、繊維強化プラスチックは、繊維、樹脂、繊維配向などを目的の要求性能に合わせて組み合わせることが可能であり、金属製フードパネルよりも、自由度の高い設計が可能である。 Furthermore, fiber reinforced plastics can be combined with fibers, resins, fiber orientations, and the like according to the required performance, and can be designed with a higher degree of freedom than metal hood panels.
このため、外表面を形成する繊維強化プラスチック製のアウターパネルと、その周縁部にわたって延びる額縁状の繊維強化プラスチック製のインナーパネルを接合した単純な形状(たとえば特許文献3)をしたものがほとんどである。 For this reason, most of them have a simple shape (for example, Patent Document 3) in which an outer panel made of fiber reinforced plastic that forms the outer surface and an inner panel made of frame-like fiber reinforced plastic that extends over the periphery of the outer panel are joined. is there.
しかし、歩行者頭部保護性能に関しては、このような額縁状インナーパネルを有する繊維強化プラスチック製フードパネルの場合には、金属製フードパネルにおけるインナーパネルのレイアウトと異なるため、前述したような金属製フードパネルにおいて開発された技術はそのまま簡単に適用することはできない。 However, regarding the pedestrian head protection performance, in the case of a fiber reinforced plastic hood panel having such a frame-like inner panel, the layout of the inner panel in the metal hood panel is different. The technology developed in the food panel cannot be easily applied as it is.
また、繊維強化プラスチック製フードパネルは、その高剛性のため、フードパネル全体がほぼ形状を維持したまま変形するため、フードパネルの下方にある車体構造やエンジンなどの剛体物にフードパネルが接触した時に衝撃エネルギー吸収が急激に阻害され、歩行者へのダメージが大きくなるといった問題がある。 In addition, the hood panel made of fiber reinforced plastic is deformed while maintaining the shape of the entire hood panel because of its high rigidity, so that the hood panel is in contact with a rigid body such as a vehicle structure or an engine below the hood panel. Sometimes, impact energy absorption is abruptly hindered and damage to pedestrians increases.
そこで、繊維強化プラスチック製フードパネルにおいても、歩行者頭部保護性能の向上に関して、いくつかの構造が提案されているが(例えば、特許文献4)、これらは、衝撃エネルギー吸収特性を主な要件とし、第1目的である軽量化への配慮については必ずしも十分とは言えない。 Thus, some structures have been proposed for improving the pedestrian head protection performance even in the fiber reinforced plastic hood panel (for example, Patent Document 4). However, it is not always sufficient to consider the weight reduction that is the first purpose.
このように、軽量化と歩行者頭部保護性能を両立させるような繊維強化プラスチック製フードパネルの提案はこれまで無かった。
本発明は、上記従来技術が有している問題点を解消し、繊維強化プラスチック製自動車用フードパネルにおいて、本来の目的である軽量化を可能にし、かつ、優れた歩行者頭部保護性能を有し、衝撃エネルギー吸収が確実に達成できる自動車用フードパネルを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, enables the weight reduction which is the original purpose in the fiber reinforced plastic automobile hood panel, and has excellent pedestrian head protection performance. An object of the present invention is to provide an automotive hood panel that can reliably achieve impact energy absorption.
上記課題を達成するために、本発明の自動車用フードパネルは、次のいずれかの構成を有する。すなわち、
(1)外表面を形成する繊維強化プラスチック製アウターパネルと、前記アウターパネルに接合される繊維強化プラスチック製インナーパネルとから構成される自動車用フードパネルであって、前記インナーパネルが前記アウターパネルとの接着部を備えるとともに、前記接着部の一部が、他の接着部の接着強度に比べて低い接着強度を有する低強度接着部であることを特徴とする自動車用フードパネル。
(2)前記低強度接着部は、接着剤の塗布厚さを変えることによって形成される(1)に記載の自動車用フードパネル。
(3)前記低強度接着部は、接着部に段差または/および傾斜を設けることによって形成される(1)または(2)に記載の自動車用フードパネル。
(4)前記低強度接着部は、接着部の接着剤塗布面積を変えることによって形成される(1)〜(3)のいずれかに記載の自動車用フードパネル。
(5)前記低強度接着部は、接着剤の種類を変えることによって形成される(1)〜(4)のいずれかに記載の自動車用フードパネル。
(6)前記インナーパネルの接着部または/および前記接着部が接合したアウターパネルの被接着面が表面処理を施されている(1)〜(5)のいずれかに記載の自動車用フードパネル。
(7)前記繊維強化プラスチックに使用される強化繊維の少なくとも一部が炭素繊維である(1)〜(6)のいずれかに記載の自動車用フードパネル。
In order to achieve the above object, the automobile hood panel of the present invention has one of the following configurations. That is,
(1) An automotive hood panel comprising an outer panel made of fiber reinforced plastic forming an outer surface and an inner panel made of fiber reinforced plastic joined to the outer panel, the inner panel being the outer panel A vehicle food panel characterized in that a part of the adhesive part is a low-strength adhesive part having a lower adhesive strength than that of other adhesive parts.
(2) The automobile food panel according to (1), wherein the low-strength adhesive portion is formed by changing an application thickness of the adhesive.
(3) The automobile food panel according to (1) or (2), wherein the low-strength adhesive portion is formed by providing a step or / and an inclination in the adhesive portion.
(4) The automobile food panel according to any one of (1) to (3), wherein the low-strength adhesive portion is formed by changing an adhesive application area of the adhesive portion.
(5) The said low-strength adhesion part is a food panel for motor vehicles in any one of (1)-(4) formed by changing the kind of adhesive agent.
(6) The automobile hood panel according to any one of (1) to (5), wherein a surface treatment is applied to the bonded portion of the inner panel and / or the bonded surface of the outer panel to which the bonded portion is bonded.
(7) The automobile food panel according to any one of (1) to (6), wherein at least some of the reinforcing fibers used in the fiber-reinforced plastic are carbon fibers.
本発明によれば、インナーパネルとアウターパネルとの間に補強部材を設けることなく、繊維強化プラスチック製インナーパネルの接着部に、アウターパネルからインナーパネルが直接剥離できるようにした低強度接着部を設けたことによって、歩行者と衝突した際に衝撃エネルギーの吸収を確実に達成し、優れた歩行者頭部保護性能を備えさせることが可能となる。さらに、補強部材を使用しないため、繊維強化プラスチック製自動車用フードパネル本来の目的である軽量化を満足させることができる。 According to the present invention, a low-strength adhesive portion that allows the inner panel to be peeled directly from the outer panel is provided on the adhesive portion of the fiber-reinforced plastic inner panel without providing a reinforcing member between the inner panel and the outer panel. By providing, it becomes possible to reliably achieve the absorption of impact energy when colliding with a pedestrian and to have excellent pedestrian head protection performance. Furthermore, since a reinforcing member is not used, it is possible to satisfy the weight reduction which is the original purpose of a fiber reinforced plastic automobile food panel.
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図示した実施形態はあくまで一例であり、以下の説明において何ら制限するものではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the illustrated embodiment is merely an example, and is not limited in the following description.
図1は、本発明の一実施形態に係る自動車用フードパネルをエンジン側から見た平面図であり、図2は図1で示すフードパネルの分解図、図3は図1のA−A矢視の断面図である。図1〜図3において、1はフードパネル、2はアウターパネル、3はインナーパネルであり、これらアウターパネル2とインナーパネル3は繊維強化プラスチック製であって、互いに接着剤6にて接合され、接合体全体としてフードパネル1が構成されている。フードパネル1は車両前方に装着され(図10参照)、エンジンルームなどを覆うものである。
1 is a plan view of an automotive hood panel according to an embodiment of the present invention as viewed from the engine side, FIG. 2 is an exploded view of the hood panel shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an arrow AA in FIG. FIG. 1 to 3, 1 is a hood panel, 2 is an outer panel, 3 is an inner panel, and these
アウターパネル2は外表面を形成する部材であり、車両に取り付けられた状態においては車両外観を構成する。
The
インナーパネル3はエンジンルーム側に配され、アウターパネル2の剛性不足部分を補強するスチフナとしての機能を有している。インナーパネル3には、フードパネル1の開閉を行う開閉機構部を構成する車体前方ほぼ中央に取り付けられるフードロックストライカー4と車体後方両端に取り付けられるヒンジ5が取り付けられており、これら締結部材を介してフードパネル1は車両に取り付けられる。
The
インナーパネル3の周縁部には、アウターパネル2と接着するための接着部7が設けられている。図2のように、インナーパネル3が略中央部に開口部を有する場合には、開口部の周縁部にも接着部7が設けられている。このように設けた接着部7の少なくとも一部を、接着強度の低い強度を有する低強度接着部8とすることが、本発明では必要である。
An
一例として、図3に示すように、インナーパネル3の前縁部における車軸方向断面の両端に、アウターパネル2との接着部7および低強度接着部8をそれぞれ備えている。なお、両接着部間は、必要な剛性に応じて凹凸状に起伏した構造となっている。
As an example, as shown in FIG. 3, an
そして、図6に示すように、歩行者の頭部10がフードパネル1に衝突すると、フードパネル1が車体内部に向かって急速に凹む。インナーパネル3がエンジン等の剛体部品9に衝突するまでフードパネル1が凹むと、図7に示すように、低強度接着部8に塗布された接着剤11が剥がれ、アウターパネル2とインナーパネル3の接合を部分的に解除するようになっている。
As shown in FIG. 6, when the pedestrian's head 10 collides with the
次に、インナーパネル3に低強度接着部8を設けたことによる効果について説明する。
Next, an effect obtained by providing the low strength
図4は、フードパネル1に歩行者の頭部10が衝突した際における、衝突からの経過時間と歩行者の頭部10に発生する加速度の関係を表した代表的な図である。図4中、実線が繊維強化プラスチック製フードパネルの加速度線図G1、点線が金属製フードパネル加速度線図G2を示している。
FIG. 4 is a representative diagram showing the relationship between the elapsed time from the collision and the acceleration generated on the pedestrian's
歩行者の頭部10がフードパネル1に衝突した際には、図4に示すように加速度の履歴には2つのピークが発生する。1つ目のピーク(第1ピーク)は、歩行者の頭部10がフードパネル1に衝突(1次衝突)した際に発生する加速度であり、衝突開始からほぼ5msecまでの間に生じる。この衝突によって、フードパネル1全体が変形を開始し、その挙動によって歩行者の頭部10に発生する加速度はある程度緩和される。2つ目のピーク(第2ピーク)は、第1ピークの後、フードパネル1が変形し沈み込み、エンジンなどの剛体部品9にさらに衝突(2次衝突)することにより発生する加速度であり、衝突開始からほぼ5msec経過した時点以後に生じる。
When the pedestrian's
このように、歩行者の頭部10がフードパネル1へ衝突した際には、フードパネル1との1次衝突に加えて、フードパネル1が変形によって他の剛体部品9に衝突する間接的な2次衝突が起こることにより、歩行者の頭部10に大きな加速度が発生することになる。
Thus, when the pedestrian's
また、繊維強化プラスチック製のフードパネル1は高剛性という特徴を有するため、金属製フードパネルに比べ、図4に示すように、第1ピーク、第2ピークとも高い加速度が生じやすい。一方、金属製フードパネルは、第1ピークが低いのに加え、変形が進むに伴い塑性域に進むため、第2ピークも低くなる場合が多い。
In addition, since the
HIC値は式(1)に示すように時間−加速度線図を積分したものであるため、図4のように2つのピークが大きく発生する履歴では積分値が大きくなる場合が多く、要求されるHIC値を満足することが困難となる。 Since the HIC value is obtained by integrating the time-acceleration diagram as shown in the equation (1), the integrated value is often large in a history where two peaks occur as shown in FIG. It becomes difficult to satisfy the HIC value.
図5は、要求されるHIC値を実現させる1つの方法として、Okamotoにより提案されたHIC値低減のための最適加速度波形を示したものである(Okamoto(Concept of hood design for possible reduction in headinjury,14thESV conference,1994))。Okamotoが提案する内容は、第1ピークをできる限り高く、その後の第2ピークをできる限り低くすることが必要であるということである。そうすれば、衝突エネルギーを効率よく吸収でき、その結果としてHIC値を低減できる。 FIG. 5 shows an optimal acceleration waveform for reducing the HIC value proposed by Okamoto as one method for realizing the required HIC value (Okamoto (Concept of good design for reducible reduction in headinury, 14th ESV conference, 1994)). What Okamoto proposes is that it is necessary to make the first peak as high as possible and the subsequent second peak as low as possible. Then, collision energy can be absorbed efficiently, and as a result, the HIC value can be reduced.
この理論をもとに、本発明におけるフードパネル1の動作について説明する。
Based on this theory, the operation of the
図6および図7は本発明におけるフードパネル1が設置された車体前部構造を示しており、歩行者の頭部10が衝突した際の挙動を示す図である。また、図8は本発明におけるフードパネル1に歩行者の頭部10が衝突した際の時間と歩行者の頭部10に発生する加速度の関係を示す図である。
FIG. 6 and FIG. 7 show the front structure of the vehicle body on which the
図6に示すように、歩行者の頭部10がアウターパネル2と衝突すると、フードパネル1が変形する。前述したように、繊維強化プラスチック製フードパネル1は高剛性という特徴を有するため、金属製フードパネルに比べ、第1ピークを高い値まで上昇させることができ、頭部衝突エネルギーを効率よく吸収できる。
As shown in FIG. 6, when the pedestrian's
さらにフードパネル1の変形が進むと、図7に示すようにインナーパネル3がエンジン等の剛体部品9に衝突する。この衝突した際(図8の点P1)に、低強度接着部8の接着が剥がれ、アウターパネル2とインナーパネル3の接合を部分的に解除する。この結果、図8の点P1より進むと点P2を第2ピークとして加速度は低下し、加速度波形は一点鎖線で示すG3となる。
When the
このため、図9に示すような低強度接着部8を設けない場合の第2ピークP3と比べて、本実施形態では2次衝突の加速度の上昇を大幅に緩和できる。
For this reason, compared with the 2nd peak P3 when not providing the low intensity |
従って、本実施形態では、繊維強化プラスチック製フードパネル1の特徴である高い第1ピークを保持しエネルギー吸収量を確保すると共に、低強度接着部8を設けることで、2次衝突による衝撃(第2ピーク)を緩和することができる。
Therefore, in this embodiment, the high first peak, which is a characteristic of the fiber reinforced
次に、低強度接着部8の接着強度について説明する。
前述したように、この低強度接着部8の接着強度は、インナーパネル3がエンジン等の剛体部品9に衝突した際に、アウターパネル2との接着が剥がれる程度の接着強度を有することが必要である。本発明においては、低強度接着部8の接着強度を調整するために、図11〜図15に示すような、接着剤の塗布厚さ、接着面積、接着剤の種類、被着体の表面処理を変える等、接着部7に対して、以下のような種々の構成を採ることができる。
Next, the adhesive strength of the low strength
As described above, the adhesive strength of the low-strength
図11は、本発明の一実施形態に係るフードパネル1の低強度接着部8を示す断面図である。本実施形態では、低強度接着部8は接着剤11の塗布厚さを変えることによって形成されている。具体的には、低強度接着部8の接着剤11が、接着部7の接着剤6よりも厚く塗布されることで形成されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the low-strength
接着剤の接着強度を調整する方法として、塗布厚さを変えて実現することが、例えば特公平7−51318などに開示されている。この方法を用いれば、他の接着部7より低強度接着部8の塗布厚さを厚くすることにより、低強度接着部8を設けることができる。
For example, Japanese Patent Publication No. 7-51318 discloses that a method for adjusting the adhesive strength of an adhesive is realized by changing the coating thickness. If this method is used, the low-strength
本発明のフードパネル1においては、コストおよび重量の面から、接着部7に塗布される接着剤6の厚みは、0.1mm〜1.0mmの範囲が好ましく、1.0mmを越えると接着剤の使用量が多くなりすぎるおそれがある。一方、低強度接着部8に塗布する接着剤11の厚みは、接着部7に塗布される接着剤6の厚みをもとに、インナーパネル3がエンジン等の剛体部品9に衝突した際に、アウターパネル2との接着が剥がれる接着強度となるよう適宜調整することができる。
In the
また、図12および図13に示すように、低強度接着部8に段差や傾斜を設けることによって接着強度を調整することも可能である。
段差や傾斜を設けると、接着剤が剥がれる方向や時間をも必要に応じて適宜制御することができる。
これらを制御できることは、設計の自由度が高くなることを意味し、フード設計、特に歩行者頭部保護性能に対する設計をする上で有効である。
例えば、方向の制御は、上述したように、接着強度は接着厚さが厚い側が低く薄い側が高いことを利用すれば、厚い側から剥離を開始させ、薄い側へ向かって進展させることができる。
また、時間の制御は、厚みの変化(分布)は接着強度の変化(分布)と相関があることから、厚みに変化をもたせることによって、剥離進展の時間を制御できる。また、途中で剥離進展を止めることも可能である。
これら段差や傾斜の形状は、設計に基づいて必要な性能が発現できるよう接着厚みと共に適宜調整することができる。
また、本形態は、フードパネル1の製造上の点からも好ましい。例えば、フードパネル1の製造時の接着工程において、接着剤11が比較的低粘度で厚み(形状)を維持できない場合等には、インナーパネル3側で塗布厚みを制御できる点で好ましい。
Further, as shown in FIGS. 12 and 13, it is possible to adjust the adhesive strength by providing a step or an inclination in the low-strength
If a step or inclination is provided, the direction and time at which the adhesive is peeled can be appropriately controlled as necessary.
Being able to control these means that the degree of freedom of design becomes high, and is effective in designing a hood, particularly for a pedestrian head protection performance.
For example, as described above, the direction can be controlled by using the fact that the adhesive strength is low on the thick side and low on the thin side, as described above, and can start peeling from the thick side and progress toward the thin side.
In addition, since the change (distribution) of the thickness is correlated with the change (distribution) of the adhesive strength, the time of peeling progress can be controlled by giving the change to the thickness. It is also possible to stop the progress of peeling along the way.
These steps and the shape of the slope can be appropriately adjusted together with the adhesive thickness so that the required performance can be expressed based on the design.
Moreover, this form is preferable also from the point on manufacture of the
さらに、低強度接着部8は接着剤11の塗布面積を変えることによって形成することも可能である。具体的には、図14に示すように、低強度接着部8における接着剤11の塗布幅(図14において接着剤11の左右方向における長さを指す)が、接着部7における接着剤6の塗布幅よりも短く塗布されることで形成されていることが好ましい。
Further, the low-strength
塗布面積を変えることによって接着剤の接着強度を調整できることは、例えば「接着百科」(芝崎一郎著、高分子刊行会発行、1985、非特許文献)などに開示されている。 The fact that the adhesive strength of an adhesive can be adjusted by changing the coating area is disclosed in, for example, “Adhesion Encyclopedia” (Ichiro Shibazaki, published by Kobunshi Shuppankai, 1985, non-patent document).
本資料によれば、図16に示すような、接着剤の塗布幅(図中では重ね長さと記載)と破壊荷重との関係が開示されている。この図によれば、部材同士が接合する幅(すなわち、接着剤の塗布面積に相当する部分)を小さくすると接着強度が低下し、ある一定幅以上に広げても(すなわち、接着剤の塗布面積が大きくなっても)接着強度はほぼ一定になることを示している。これは、接着剤の端部近傍エリアが荷重を負担しており、中央エリアは接着強度への寄与が小さいためである。このため、塗布幅を一定幅以上に広げても、寄与が小さい中央エリアが広がるのみで、接着強度は大きく変化しない。しかし、塗布幅が狭くなってくると、中央エリアが無くなり、さらに荷重負担するエリアも小さくなるため、接着部全体として接着強度を低くすることができる。 According to this document, as shown in FIG. 16, the relationship between the application width of the adhesive (shown as the overlap length in the figure) and the breaking load is disclosed. According to this figure, if the width at which the members are joined (that is, the portion corresponding to the adhesive application area) is reduced, the adhesive strength decreases, and even if the width is increased beyond a certain width (that is, the adhesive application area). This shows that the adhesive strength is almost constant (even if becomes larger). This is because the area near the edge of the adhesive bears the load, and the central area has a small contribution to the adhesive strength. For this reason, even if the coating width is increased beyond a certain width, only the central area with a small contribution is expanded, and the adhesive strength does not change greatly. However, as the coating width becomes narrower, the central area disappears, and the area bearing the load becomes smaller, so that the adhesive strength of the entire bonded portion can be lowered.
この知見から、他の接着部7より低強度接着部8の塗布幅を短くすることにより、低強度接着部8を設けることができる。低強度接着部8に塗布する接着剤11の幅は、インナーパネル3がエンジン等の剛体部品9に衝突した際に、接着剤11が剥がれるように適宜調整することができる。
From this knowledge, the low-strength
なお、図14では、塗布面積をインナーパネル3の幅(左右方向の長さ)として説明したが、本発明はこの方向に限定せず、例えば長手方向(図の垂直方向)に対する塗布面積を変えることも可能であり、幅および長手方向を組み合わせることも可能である。 In FIG. 14, the application area is described as the width of the inner panel 3 (length in the left-right direction), but the present invention is not limited to this direction, and for example, the application area in the longitudinal direction (vertical direction in the figure) is changed. It is also possible to combine the width and the longitudinal direction.
また、インナーパネル3の貼付箇所、エンジン等の剛体部品9との間隙等の制約条件によって、十分な塗布面積を確保できない場合には、接着剤塗布面に凹凸を施す等によって、相対的に接着部7と低強度接着部8との塗布面積に差異を設けることもできる。
In addition, when a sufficient application area cannot be secured due to restrictions such as the location where the
上述したこれらの方法を用いると、接着部7および低強度接着部8には同一種類の接着剤を適用することができるため、組立時に接着剤の取り間違い等の作業ミスの予防や、作業時間の増加を抑制することが可能となる。
When these methods described above are used, the same type of adhesive can be applied to the
さらに、図15は、本発明の別の実施形態に係るフードパネル1に用いる、低強度接着部8を示す断面図である。本実施形態では、低強度接着部8は接着剤11の種類を変えることによって形成されている。具体的には、低強度接着部8には、他の接着部7の接着剤6よりも低い強度を有する接着剤11′が塗布されることで形成されている。
Further, FIG. 15 is a cross-sectional view showing a low-strength
例えば、低強度接着部8にウレタン系接着剤(例えば(株)イーテック社製、マイティグリップ5000、せん断強度17.7MPa)を用い、接着部7にエポキシ系接着剤(例えば、東レ(株)製、ケミットTE2220、せん断強度45MPa)を用いると、接着剤のせん断強度の差を利用して低強度接着部8を剥がれやすくすることができる。
For example, a urethane-based adhesive (for example, manufactured by Etec Co., Ltd., Mighty Grip 5000, shear strength 17.7 MPa) is used for the low-
低強度接着部8に用いる接着剤を選択する指標として、接着剤のせん断強度の他にも、引き剥がし強度を利用することも可能である。ただし、一般的に接着剤の引き剥がし強度はせん断強度に比べ低い場合が多いため、設計段階において、接着部には引き剥がし荷重が入力されないように設計にされることが多い。したがって、引き剥がし強度を利用する場合は、設計時に引き剥がし荷重を入力するか、また破壊に至る荷重レベルであるかを確認する必要がある。
As an index for selecting an adhesive to be used for the low-strength
この他にも、低強度接着部8の一部にのみ上記のウレタン系接着剤を塗布し、残りの箇所には接着部7と同じエポキシ系接着剤を適用したり、別の接着剤を組み合わせて塗布したりすることも好ましい態様である。インナーパネル3の貼付箇所、エンジン等の剛体部品9との間隙等の制約条件によって、複数の接着剤の塗布箇所や塗布比率等を適宜選択することができる。
In addition to this, the urethane adhesive is applied only to a part of the low-strength
さらに、アウターパネル2またはインナーパネル3の接着部7、または接着部7が接合したアウターパネル2の被接着面(図示せず)のいずれか、あるいは両方に表面処理を施すことも可能である。アウターパネル2の被接着面またはインナーパネル3の接着部7のいずれか、あるいは両方に、例えば、水や洗剤による洗浄処理、溶剤による脱脂処理、サンドペーパーやサンドブラストにより表面研磨を実施する粗面化処理、化学薬品によりエッジングや改質を行う化学的処理などを施すと、接着強度を上げることができる。このことから、低強度接着部8とする接着部表面やアウターパネル2の被接着面には表面処理を施さないでおくと、接着剤が剥がれやすくすることができる。
Furthermore, it is also possible to perform a surface treatment on either or both of the bonded
また、本発明においては、これら上述した方法を適宜組み合わせることも可能である。衝撃エネルギーの吸収を確実に達成するために、接着剤を確実に剥離させることができるよう、接着剤の塗布厚さ、塗布面積、接着剤の種類等を適宜選択することが好ましい。 In the present invention, these methods described above can be combined as appropriate. In order to reliably absorb the impact energy, it is preferable to appropriately select the application thickness, the application area, the type of the adhesive, and the like so that the adhesive can be reliably peeled off.
本発明の目的とするところは、衝撃エネルギーの吸収を確実に達成し、かつ、繊維強化プラスチック製フードパネルの高剛性性能を保持しつつ、さらに軽量化をも実現することにある。したがって、インナーパネル3はできる限り少部品化、小型化することが好ましい。また、近年、自動車内部のエンジン等の剛体部品9の部品点数が増え、フードパネル1内部の空間的余裕が十分に確保できなくなっている。
An object of the present invention is to achieve the weight reduction while reliably absorbing the impact energy and maintaining the high rigidity performance of the fiber reinforced plastic food panel. Therefore, the
このような状況において、繊維強化プラスチック製フードパネルのインナーパネルの形状は、繊維強化プラスチックが金属に比べ高剛性/高強度の特徴を有することから、インナーパネル3の形状は、図2に示すような、アウターパネル2の周縁部にわたって梁が延びる額縁状の形状が好ましい。ただし、局所的に剛性が不足する場合や、他部品の取り付け、他部品との干渉などの点から、アウター周縁部以外の場所に梁が配置されることも可能である。例えば、図17に示す田の字形状や、図18に示すV字形状など、必要に応じてインナーパネル3の形状を適時選択することができる。
In such a situation, the shape of the inner panel of the fiber reinforced plastic food panel is that the fiber reinforced plastic has characteristics of higher rigidity / higher strength than metal, and therefore the shape of the
次に、低強度接着部8を設ける部位について説明する。
Next, the site | part which provides the low intensity |
低強度接着部8は、図1または図2においてフードパネル1の前方中央に設けられているが、本発明はこの位置に限定されるものではない。低強度接着部8を設ける箇所としては、図10に示すように、フードパネル1を搭載した際に、自動車の車体輪郭に沿って測られた車体前縁の直下の地面からの距離WAD(WrapAround Distance)が1000mmから2100mmの範囲内の領域であることが好ましい。これらの領域は、歩行者の頭部10が衝突する割合の高い領域である。
The low-strength
また、図1において、低強度接着部8は1箇所のみ設けられているが、インナーパネル3がエンジンなどの剛体部品9に衝突する箇所、特にインナーパネル3と剛体部品9のクリアランスが小さい箇所に、低強度接着部8を複数設けることが好ましい。
In FIG. 1, only one low-strength
その理由は、クリアランスが小さい箇所では、第1ピークの後、歩行者の頭部10の速度がまだ速く十分に衝撃エネルギーを吸収していない段階で剛体部品9に衝突するため、第2ピークが大きく発生しHIC値が増加するからである。このような箇所に低強度接着部8を複数設けると、第2ピークを低減させることができ、2次衝突による衝撃を緩和することができる点でより好ましい。
The reason for this is that, at the point where the clearance is small, after the first peak, the speed of the pedestrian's
特に、図17、18に示すようなインナーパネル3の形状を採用した場合、エンジンはエンジンルーム中央に配置される場合が多く、エンジン直上にインナーパネル3の梁12が配置されることになり、エンジンなど剛体部品9とのクリアランスが特別小さくなる場所が発生する場合が多い。このような場合においても、低強度接着部8は効果的である。
In particular, when the shape of the
次に、アウターパネル2およびインナーパネル3の構成について説明する。
Next, the configuration of the
本発明においてアウターパネル2およびインナーパネル3は、いずれも繊維強化プラスチックの単板構造の他、繊維強化プラスチックからなるスキン板の間にコア材を介在させたサンドイッチ構造とすることも可能である。サンドイッチ構造を採用する場合のコア材としては、弾性体や発泡材、ハニカム材の使用が可能であり、軽量化のためには特に発泡材が好ましい。発泡材の材質としては、例えば、ポリウレタンやアクリル、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、フェノールなどの高分子材料の発泡材などを使用できる。ハニカム材としては、例えば、アルミニウム合金、紙、アラミドペーパーなどを使用することができる。
In the present invention, each of the
本発明において、繊維強化プラスチックとは、強化繊維層にマトリックス樹脂を含浸、硬化させたプラスチックを指す。強化繊維層を構成する強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維などの無機繊維や、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる強化繊維が挙げられる。面剛性の制御の容易性からは、特に強化繊維として炭素繊維を用いることが好ましい。ここで、「面剛性」とは、初期の所定の面形状を保つための剛性のことを言う。 In the present invention, the fiber-reinforced plastic refers to a plastic obtained by impregnating a matrix resin into a reinforcing fiber layer and curing it. Examples of the reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber layer include reinforcing fibers made of inorganic fibers such as carbon fibers and glass fibers, and organic fibers such as Kevlar fibers, polyethylene fibers, and polyamide fibers. From the viewpoint of easy control of surface rigidity, it is particularly preferable to use carbon fibers as reinforcing fibers. Here, “surface rigidity” refers to rigidity for maintaining an initial predetermined surface shape.
繊維強化プラスチックに用いるマトリックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、さらには、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチレンテレプタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ABS樹脂などの熱可塑性樹脂、およびこれら樹脂をアロイ化した変性樹脂も使用可能である。 Examples of matrix resins used for fiber reinforced plastics include thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins, and acrylic resins, polycarbonate resins, polyethylene resins, and polypropylene resins. Polyamide resins, polyolefin resins, dicyclopentadiene resins, polyurethane resins, polybutylene terephthalate resins, polyacetal resins, ABS resins, and modified resins obtained by alloying these resins can also be used.
なお、本発明の自動車用フードパネルは、ハンドレイアップ法、オートクレーブ法、RTM(Resin Transfer Molding)法、VaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)法、SCRIMP法、SPRINT法などの繊維強化プラスチック製造方法で製造することが可能である。 The automobile food panel of the present invention is produced by a fiber reinforced plastic manufacturing method such as a hand lay-up method, an autoclave method, an RTM (Resin Transfer Molding) method, a VaRTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) method, an SCRIMP method, or an SPRINT method. It is possible to manufacture.
例えば、RTM法は、雄型および雌型により形成したキャビティに、マトリックス樹脂が含浸されていないドライな強化繊維層、または、プリフォーム(型形状に沿わせて強化繊維層を変形させた状態で、接着性の樹脂やスティッチ糸等により積層した強化繊維層同士を結合して形状を固定したもの)などの繊維基材を配置し、ここにマトリックス樹脂を加圧して注入する成形方法である。また、VaRTM法は、例えば、雄型または雌型のいずれかとバッグ材(例えば、ナイロンフィルム、シリコンラバー等の柔軟性を有するもの)により形成したキャビティに前記と同様の繊維基材を配置し、キャビティ内を減圧し、大気圧との差圧にてマトリックス樹脂をキャビティ内に注入する成形方法である。ここで、繊維基材としては、アウター厚板部とすべき部位では、他の部位よりも強化繊維層の積層枚数を増やすなどして厚く形成しておく。これらRTM法や、VaRTM法、また、SCRIMP法などの注入成形法は、他の繊維強化プラスチック製造方法と比較して、成形サイクルが短く量産性に優れる、プリフォーム配置が一定であるため品質が安定する、形状自由度が高いなどの点から、繊維強化プラスチック製自動車部材の成形法として優れており、本発明の自動車用フードパネルにおいてもこれらの成形法を用いて成形することが好ましい。 For example, in the RTM method, a dry reinforcing fiber layer that is not impregnated with a matrix resin in a cavity formed by a male mold and a female mold or a preform (in a state where the reinforcing fiber layer is deformed along the mold shape). In this molding method, a fiber base material such as a reinforced fiber layer laminated with adhesive resin, stitch yarn, or the like is bonded and the shape is fixed, and the matrix resin is pressurized and injected therein. Moreover, VaRTM method arrange | positions the fiber base material similar to the above to the cavity formed, for example by either male type | mold or female type | mold, and bag material (for example, what has flexibility, such as a nylon film, a silicone rubber), In this molding method, the inside of the cavity is decompressed, and the matrix resin is injected into the cavity at a pressure difference from the atmospheric pressure. Here, as a fiber base material, the part which should be an outer thick plate part is formed thicker by increasing the number of laminated reinforcing fiber layers than other parts. These RTM, VaRTM, and SCRIMP injection molding methods have shorter molding cycles and better mass productivity than other fiber-reinforced plastic manufacturing methods, and the quality of the preform placement is constant. From the viewpoints of stability and high degree of freedom in shape, it is excellent as a molding method for automobile members made of fiber reinforced plastic, and it is preferable to mold these molding methods in the automobile food panel of the present invention.
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に制限されることなく、様々な変更が可能である。例えば、軽自動車のフードパネルは勿論のこと、トラック等のようにフードパネルがほぼ立設しているような車種であっても適用可能である。 Although specific embodiments to which the present invention is applied have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention can be applied not only to a hood panel of a light vehicle but also to a vehicle type in which the hood panel is almost erected such as a truck.
1 フードパネル
2 アウターパネル
3 インナーパネル
4 フードロックストライカー
5 ヒンジ
6 接着剤
7 接着部
8 低強度接着部
9 剛体部品
10 歩行者の頭部
11、11′ 接着剤
12 梁
DESCRIPTION OF
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